专题3胚胎工程3.1体内受精和早期胚胎发育一、胚胎工程一、胚胎工程1.1.操作对象操作对象:_:_或或_。2.2.技术手段技术手段: :体外受精、体外受精、_、_、胚胎干细胞、胚胎干细胞培养等。培养等。3.3.特点特点: :经过处理后获得的胚胎经过处理后获得的胚胎, ,还需移植到还需移植到_动物体内生动物体内生产后代产后代, ,以满足人类的各种需求。以满足人类的各种需求。4.4.理论基础理论基础: :哺乳动物哺乳动物_和和_发育的规律。发育的规律。 早期胚胎早期胚胎配子配子胚胎移植胚胎移植胚胎分割胚胎分割雌性雌性受精受精早期胚胎早期胚胎二、精子和卵子的发生二、精子和卵子的发生1.1.精子的发生精子的发生: :(1)(1)场所场所: :在在_内完成。内完成。(2)(2)时期时期: :从从_开始到开始到_。 睾丸睾丸初情期初情期生殖机能衰退生殖机能衰退(3)(3)过程过程: :有丝分裂有丝分裂染色体染色体减数第一次分裂减数第一次分裂减数第二次分裂减数第二次分裂变形变形(4)(4)精子细胞变形中细胞器或物质转变为精子的结构精子细胞变形中细胞器或物质转变为精子的结构: :2.2.卵子的发生卵子的发生: :(1)(1)场所场所: :在雌性动物的在雌性动物的_内完成。内完成。(2)(2)时期时期: :动物的胚胎在动物的胚胎在_以后。以后。 卵巢卵巢性别分化性别分化(3)(3)过程过程: :胎儿期胎儿期卵巢内卵巢内初级卵母细胞初级卵母细胞排卵前后排卵前后卵巢内卵巢内精子和卵子结合的过程中精子和卵子结合的过程中输卵管输卵管三、受精三、受精1.1.概念概念: :受精是受精是_与与_结合形成结合形成_的过程。的过程。2.2.场所场所: :在雌性动物的在雌性动物的_内完成。内完成。 精子精子卵子卵子合子合子输卵管输卵管3.3.受精过程受精过程: :精子获能精子获能透明带透明带卵细胞膜卵细胞膜原核原核受精卵受精卵受精受精4.4.受精过程中重要的生理作用受精过程中重要的生理作用: :(1)(1)顶体反应顶体反应: :获能后的精子与卵子相遇时获能后的精子与卵子相遇时, ,精子释放出精子释放出_,_,直接溶解直接溶解_之间的物质之间的物质, ,形成精子穿越形成精子穿越_的通路。的通路。(2)(2)透明带反应透明带反应: :精子经孔道穿越精子经孔道穿越_,_,接触接触_,_,随即随即产生阻止后来的产生阻止后来的_进入透明带的生理反应。进入透明带的生理反应。(3)(3)卵细胞膜反应卵细胞膜反应: :当精子与当精子与_接触时接触时, ,立即被卵细胞膜立即被卵细胞膜表面的表面的_抱合抱合, ,随后随后,_,_和和_相互融合相互融合, ,精精子入卵。此时卵细胞膜立即发生子入卵。此时卵细胞膜立即发生_,_,阻止其他精子阻止其他精子再进入卵内。再进入卵内。顶体酶顶体酶卵丘细胞卵丘细胞放射冠放射冠透明带透明带卵细胞膜卵细胞膜精子精子卵细胞膜卵细胞膜微绒毛微绒毛精子外膜精子外膜卵细胞膜卵细胞膜卵细胞膜反应卵细胞膜反应(4)(4)雌、雄原核形成雌、雄原核形成: :雄原核形成雄原核形成: :精子入卵后精子入卵后, ,尾部脱离尾部脱离, ,原有的核膜破裂原有的核膜破裂, ,随后形随后形成新的成新的_,_,最后形成最后形成_。雌原核形成雌原核形成: :被激活的卵子完成被激活的卵子完成_,_,排出排出_后后, ,形成形成_。(5)(5)配子结合配子结合: :两核充分发育后两核充分发育后, ,相向移动相向移动, ,彼此接触彼此接触, ,体积缩小、体积缩小、合并合并, ,形成一个含形成一个含_的合子。的合子。核膜核膜雄原核雄原核减数第二次分裂减数第二次分裂第二第二极体极体雌原核雌原核二倍染色体二倍染色体四、胚胎发育四、胚胎发育过程及各阶段特点过程及各阶段特点: :有丝分裂有丝分裂增多增多桑椹胚桑椹胚不增加或略有缩小不增加或略有缩小3232全能性全能性胎儿的各种组织胎儿的各种组织囊胚囊胚胎膜和胎盘胎膜和胎盘原肠胚原肠胚表层表层下方下方1.1.判断正误判断正误(1)(1)精子和卵子的发生都是从初情期开始的。精子和卵子的发生都是从初情期开始的。( )( )【分析【分析】精子的发生是从初情期开始精子的发生是从初情期开始, ,而卵子的发生是动物胚而卵子的发生是动物胚胎在性别分化以后。胎在性别分化以后。(2)(2)排卵是指卵泡从卵巢中排出。排卵是指卵泡从卵巢中排出。( )( )【分析【分析】排卵是指卵子从卵泡中排出排卵是指卵子从卵泡中排出, ,而不是指卵泡从卵巢中而不是指卵泡从卵巢中排出。排出。 (3)(3)精子和卵子的形成过程中精子和卵子的形成过程中,M,M和和MM都是不连续的。都是不连续的。( )( )【分析【分析】精子的形成过程中精子的形成过程中,M,M和和MM是连续的是连续的, ,卵子的形成过卵子的形成过程中程中,M,M和和MM是不连续的。是不连续的。(4)(4)精子和卵子都需要经过获能才能进行受精作用。精子和卵子都需要经过获能才能进行受精作用。( )( )【分析【分析】一般情况下一般情况下, ,精液中的精子只有进入雌性动物生殖道精液中的精子只有进入雌性动物生殖道中才能获能中才能获能, ,而卵子在输卵管中发育到减数第二次分裂中期而卵子在输卵管中发育到减数第二次分裂中期, ,才才具备受精能力。具备受精能力。(5)(5)不同动物受精卵的发育及其进入子宫的时间有明显差别。不同动物受精卵的发育及其进入子宫的时间有明显差别。 ( )( )2.2.问题思考问题思考(1)(1)受精的标志和受精完成的标志相同吗受精的标志和受精完成的标志相同吗? ?为什么为什么? ?提示提示: :不相同。受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到不相同。受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体两个极体, ,而受精完成的标志为雌、雄原核的融合。而受精完成的标志为雌、雄原核的融合。(2)(2)同卵双生和异卵双生有什么区别同卵双生和异卵双生有什么区别? ?提示提示: :同卵双生是指一个受精卵在第一次分裂后彼此分开同卵双生是指一个受精卵在第一次分裂后彼此分开, ,进行进行各自的分裂、分化形成完全相同的两个个体。异卵双生是指一各自的分裂、分化形成完全相同的两个个体。异卵双生是指一次同时排出两个卵子次同时排出两个卵子, ,且同时受精形成两个受精卵且同时受精形成两个受精卵, ,且这两个受且这两个受精卵都发育成新的个体。精卵都发育成新的个体。一、精子和卵子的发生一、精子和卵子的发生项目项目精子发生精子发生卵子发生卵子发生区别区别场所场所睾丸的曲细精管睾丸的曲细精管卵巢卵巢(M)(M)和输卵管和输卵管(M)(M)时间时间初情期后初情期后M:M:雌性动物排卵前后雌性动物排卵前后M:M:精卵结合过程中完成精卵结合过程中完成过程过程项目项目精子发生精子发生卵子发生卵子发生区别区别特点特点MM、MM连续连续需要变形需要变形细胞质均等分配细胞质均等分配MM、MM不连续不连续不需要变形不需要变形细胞质不均等分配细胞质不均等分配结果结果形成形成4 4个精子个精子形成形成1 1个卵细胞和个卵细胞和3 3个极体个极体相同点相同点原始生殖细胞的增殖为有丝分裂原始生殖细胞的增殖为有丝分裂;生殖细胞的成熟过程为减数分裂生殖细胞的成熟过程为减数分裂, ,成熟过程均经一次复制和两次分裂成熟过程均经一次复制和两次分裂, ,子细胞中染色体数目减半子细胞中染色体数目减半【易错提醒【易错提醒】(1)(1)性原细胞与精子、卵子的产生方式不同。性性原细胞与精子、卵子的产生方式不同。性原细胞经有丝分裂产生原细胞经有丝分裂产生; ;精子精子( (卵子卵子) )是由精是由精( (卵卵) )原细胞经减数原细胞经减数分裂形成的。分裂形成的。(2)(2)精子和卵子的发生时间是不同的。哺乳动物卵泡的形成和精子和卵子的发生时间是不同的。哺乳动物卵泡的形成和在卵巢中的储备在卵巢中的储备, ,是在出生前完成的是在出生前完成的, ,这是精子和卵子在发生上这是精子和卵子在发生上的区别。的区别。(3)(3)不同动物排出的卵子成熟程度不同。有的动物排出的可能不同动物排出的卵子成熟程度不同。有的动物排出的可能是初级卵母细胞是初级卵母细胞( (如马、犬等如马、犬等),),有的可能是次级卵母细胞有的可能是次级卵母细胞( (如猪、如猪、羊等羊等) )。【典例训练【典例训练1 1】下图表示高等动物卵子的发生过程下图表示高等动物卵子的发生过程, ,请据图回答请据图回答有关问题。有关问题。(1)(1)图中图中A A是是,B,B是是,E,E是是, ,阶段阶段C C是指个是指个体发育的体发育的( (时期时期) )。(2)(2)精子开始形成的时期是精子开始形成的时期是, ,精子形成过程中不同于卵精子形成过程中不同于卵子形成过程的最主要区别是子形成过程的最主要区别是, ,该过程保留下的主该过程保留下的主要结构是要结构是和和。(3)(3)当观察到第二极体时当观察到第二极体时, ,可以表明可以表明 。(4)(4)能发生染色体的着丝点分裂的阶段是能发生染色体的着丝点分裂的阶段是 ( (填序号填序号) )。(5)(5)阶段存在的变异方式是阶段存在的变异方式是 。【解题关键【解题关键】解答本题需要明确以下两点解答本题需要明确以下两点: :(1)(1)从图中的数据从图中的数据2N2N能够判断出卵原细胞到初级卵母细胞染色能够判断出卵原细胞到初级卵母细胞染色体没有减半体没有减半, ,故属于有丝分裂。故属于有丝分裂。(2)(2)初级卵母细胞到次级卵母细胞染色体减半初级卵母细胞到次级卵母细胞染色体减半, ,为减数第一次分为减数第一次分裂裂; ;次级卵母细胞是减数第一次分裂和减数第二次分裂的分界次级卵母细胞是减数第一次分裂和减数第二次分裂的分界线。线。【解析【解析】(1)(1)图中图中为有丝分裂为有丝分裂, ,可增加卵原细胞的数量可增加卵原细胞的数量, ,卵原卵原细胞进一步演变为初级卵母细胞细胞进一步演变为初级卵母细胞;为减数分裂为减数分裂, ,只有在受精只有在受精后后, ,次级卵母细胞才能最终完成减数第二次分裂次级卵母细胞才能最终完成减数第二次分裂, ,因此因此E E是受精是受精,B,B是合子是合子; ;卵泡的形成是在胎儿期卵泡的形成是在胎儿期, ,减数分裂是从初情期后开始减数分裂是从初情期后开始的的, ,因此阶段因此阶段C C为胎儿期为胎儿期, ,阶段阶段D D为初情期后。为初情期后。(2)(2)精子开始形成的时期是初情期精子开始形成的时期是初情期, ,精原细胞经过减数分裂精原细胞经过减数分裂, ,即即两次连续的分裂两次连续的分裂(M(M和和M)M)产生精子细胞产生精子细胞, ,需经过变形过程才需经过变形过程才形成精子形成精子( (而卵子的形成不需要变形而卵子的形成不需要变形),),细胞中很多结构会消失细胞中很多结构会消失, ,而细胞核和线粒体被保留下来。而细胞核和线粒体被保留下来。(3)(3)当观察到第二极体时当观察到第二极体时, ,表明卵子已经完成了受精作用。表明卵子已经完成了受精作用。(4)(4)染色体着丝点分裂发生在有丝分裂和减数第二次分裂中染色体着丝点分裂发生在有丝分裂和减数第二次分裂中, ,因因此为此为。(5)(5)有丝分裂中的变异类型只有基因突变、染色体变异有丝分裂中的变异类型只有基因突变、染色体变异, ,没有基没有基因重组。因重组。答案答案: :(1)(1)第一极体合子受精胎儿期第一极体合子受精胎儿期(2)(2)初情期需要变形细胞核线粒体初情期需要变形细胞核线粒体(3)(3)卵子已经完成了受精卵子已经完成了受精 (4)(4)(5)(5)基因突变、染色体变异基因突变、染色体变异二、受精二、受精1.1.受精的场所受精的场所: :输卵管。输卵管。2.2.受精前的两个准备受精前的两个准备: :(1)(1)精子获能精子获能: :精液由精子和精清精液由精子和精清( (精浆精浆) )两部分组成。精清中含两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质有一种能抑制精子获能的物质, ,因此因此, ,在一般情况下在一般情况下, ,精液中的精液中的精子无法获能。只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时精子无法获能。只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时, ,由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制, ,才能引起才能引起精子获能。精子获能。(2)(2)卵子的准备卵子的准备: :在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期, ,才才具有与精子受精的能力。具有与精子受精的能力。3.3.受精阶段受精阶段四步曲四步曲: :第一步第一步: :精子穿越放射冠和透明带。顶体反应使顶体内的酶释精子穿越放射冠和透明带。顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解卵丘细胞之间的物质放出来并溶解卵丘细胞之间的物质, ,透明带反应是防止多精子透明带反应是防止多精子入卵受精的第一道屏障。入卵受精的第一道屏障。第二步第二步: :精子进入卵细胞膜。卵细胞膜反应是防止多精入卵受精子进入卵细胞膜。卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的第二道屏障。精的第二道屏障。第三步第三步: :原核形成。雄原核形成和雌原核形成。原核形成。雄原核形成和雌原核形成。第四步第四步: :合子形成。雌、雄原核融合形成合子合子形成。雌、雄原核融合形成合子( (受精卵受精卵) )。4.4.受精的意义受精的意义: :维持每种生物前后代体细胞染色体数目的恒定维持每种生物前后代体细胞染色体数目的恒定, ,对于生物的遗传和变异十分重要。对于生物的遗传和变异十分重要。【易错提醒【易错提醒】(1)(1)成熟的精子并不代表具有受精能力成熟的精子并不代表具有受精能力, ,必须获能必须获能后才具备受精能力。后才具备受精能力。(2)(2)受精标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体受精标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体, ,而受而受精完成的标志为雌、雄原核的融合。精完成的标志为雌、雄原核的融合。【典例训练【典例训练2 2】根据哺乳动物受精过程示意图根据哺乳动物受精过程示意图, ,回答下面的问题回答下面的问题: :(1)(1)图中字母表示的结构名称是图中字母表示的结构名称是a.a.、b.b. 、c.c. 。(2)(2)图中数字表示的过程是图中数字表示的过程是 、 、。(3)(3)在精卵相遇之前在精卵相遇之前, ,精子在雌性动物生殖道发生相应的生理变精子在雌性动物生殖道发生相应的生理变化化, ,具有了受精能力具有了受精能力, ,这个过程叫做这个过程叫做 。卵子一般在排。卵子一般在排出后都要在出后都要在 中进一步成熟中进一步成熟, ,当达到当达到时时, ,才具备与精子受精的能力。才具备与精子受精的能力。 【解题关键【解题关键】本题考查哺乳动物受精的过程本题考查哺乳动物受精的过程, ,应结合图示和哺应结合图示和哺乳动物受精知识分析回答乳动物受精知识分析回答, ,注意以下两点注意以下两点: :(1)(1)明确图中卵子各部分结构明确图中卵子各部分结构( (如放射冠、透明带、卵细胞膜、如放射冠、透明带、卵细胞膜、第一极体第一极体) )。(2)(2)精子入卵过程和以后的变化精子入卵过程和以后的变化( (如第二极体的形成、雄原核与如第二极体的形成、雄原核与雌原核的形成和雌、雄原核的融合等雌原核的形成和雌、雄原核的融合等) )。【解析【解析】(1)(1)据图可知据图可知a a是放射冠是放射冠,b,b是雄原核是雄原核,c,c是雌原核。是雌原核。(2)(2)据图可判断据图可判断是精子穿越放射冠是精子穿越放射冠,是精子穿过透明带是精子穿过透明带, ,是精子进入卵细胞膜是精子进入卵细胞膜,是雌、雄原核融合。是雌、雄原核融合。(3)(3)精卵相遇之精卵相遇之前前, ,精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化, ,具备了受精具备了受精能力能力, ,这个过程叫做精子获能。卵子在排出后一般都要在输卵这个过程叫做精子获能。卵子在排出后一般都要在输卵管中进一步成熟管中进一步成熟, ,达到减数第二次分裂中期时达到减数第二次分裂中期时, ,才具备与精子受才具备与精子受精的能力。精的能力。答案答案: :(1)(1)放射冠雄原核雌原核放射冠雄原核雌原核(2)(2)精子穿越放射冠精子穿过透明带精子穿越放射冠精子穿过透明带精子进入卵细胞膜雌、雄原核融合精子进入卵细胞膜雌、雄原核融合(3)(3)精子获能输卵管减数第二次分裂中期精子获能输卵管减数第二次分裂中期【误区警示【误区警示】卵细胞形成过程中卵细胞形成过程中, ,减数第一次分裂在排卵前后减数第一次分裂在排卵前后完成完成, ,而减数第二次分裂在受精时完成而减数第二次分裂在受精时完成, ,达到减数第二次分裂中达到减数第二次分裂中期才具备与精子受精的能力。期才具备与精子受精的能力。三、胚胎发育三、胚胎发育1.1.过程过程( (图示图示):): 2.2.过程解读过程解读: :受精过程的完成受精过程的完成, ,标志着胚胎发育的开始。标志着胚胎发育的开始。包括以下几个阶段包括以下几个阶段: :(1)(1)起点是受精卵分裂起点是受精卵分裂, ,在输卵管内完成受精作用时即已开始在输卵管内完成受精作用时即已开始, ,直至发育成为成熟的胎儿。直至发育成为成熟的胎儿。(2)(2)卵裂期的特点卵裂期的特点: :细胞有丝分裂使细胞数目增加细胞有丝分裂使细胞数目增加, ,但胚胎总体但胚胎总体积并不增加或略缩小积并不增加或略缩小, ,因此每个细胞的体积会随分裂的进行不因此每个细胞的体积会随分裂的进行不断缩小断缩小, ,但核内遗传物质并未减少。但核内遗传物质并未减少。(3)(3)桑椹胚以前的细胞均未分化桑椹胚以前的细胞均未分化, ,细胞都具有全能性。细胞都具有全能性。(4)(4)桑椹胚至囊胚的发育过程中桑椹胚至囊胚的发育过程中, ,细胞开始分化细胞开始分化, ,但其全能性仍但其全能性仍很高。很高。(5)(5)原肠胚的特点原肠胚的特点: :个体发育中分化能力最强阶段个体发育中分化能力最强阶段, ,内细胞团表内细胞团表层的细胞形成外胚层层的细胞形成外胚层, ,下方的细胞形成内胚层。下方的细胞形成内胚层。(6)(6)个体发育过程中从囊胚阶段开始初步分化个体发育过程中从囊胚阶段开始初步分化, ,分化出内细胞团分化出内细胞团和滋养层细胞和滋养层细胞, ,囊胚之前细胞未分化囊胚之前细胞未分化, ,为全能细胞为全能细胞, ,囊胚之后的囊胚之后的原肠胚阶段细胞分化程度最高原肠胚阶段细胞分化程度最高, ,但仍有全能性。但仍有全能性。【思维拓展【思维拓展】早期胚胎发育中营养物质的来源不同早期胚胎发育中营养物质的来源不同(1)(1)卵裂期和桑椹胚时期卵裂期和桑椹胚时期, ,只进行细胞分裂只进行细胞分裂, ,不需要从外界获取不需要从外界获取营养物质营养物质, ,胚胎发育所需营养主要来自卵黄。胚胎发育所需营养主要来自卵黄。(2)(2)囊胚期细胞开始分化囊胚期细胞开始分化, ,滋养层细胞从外界吸收营养物质滋养层细胞从外界吸收营养物质, ,使使胚胎继续发育。胚胎继续发育。【典例训练【典例训练3 3】下图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段下图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段, ,请请据图回答问题据图回答问题: :(1)(1)写出各个阶段的名称写出各个阶段的名称: :A:A:,B:,B:,C:,C:。(2)(2)写出图中各标号的名称写出图中各标号的名称: :22,4,4,5,5 , ,77,8,8。(3)A(3)A时期的细胞具有发育上的时期的细胞具有发育上的 性性,B,B时期开始出现时期开始出现 ,C,C时期开始出现时期开始出现 。(4)2(4)2将来发育成将来发育成 。(5)(5)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的, ,合子只由一个精子和合子只由一个精子和卵子结合的生理基础是卵子结合的生理基础是 、 。【解题关键【解题关键】图中图中A A有透明带且细胞没有分化有透明带且细胞没有分化,B,B透明带破裂透明带破裂, ,细细胞开始分化胞开始分化,C,C无透明带无透明带, ,据此判断所属时期据此判断所属时期, ,然后分析各时期的然后分析各时期的特点。特点。 【解析【解析】(1)(1)图中图中A A是桑椹胚是桑椹胚,B,B是囊胚是囊胚,C,C是原肠胚。是原肠胚。(2)(2)图图B B中中1 1是滋养层细胞是滋养层细胞,2,2是内细胞团是内细胞团,3,3是透明带是透明带,4,4是囊胚腔是囊胚腔; ;图图C C中中5 5是外胚层是外胚层,6,6是滋养层是滋养层,7,7是原肠腔是原肠腔,8,8是内胚层。是内胚层。(3)(3)桑椹胚细胞具有全能性桑椹胚细胞具有全能性; ;囊胚开始出现细胞分化囊胚开始出现细胞分化, ,分化为滋分化为滋养层细胞和内细胞团细胞养层细胞和内细胞团细胞; ;原肠胚已有胚层分化原肠胚已有胚层分化, ,分化为外胚层、分化为外胚层、内胚层。内胚层。(4)(4)内细胞团细胞将发育为胎儿的各种组织内细胞团细胞将发育为胎儿的各种组织, ,滋养层细胞将发育滋养层细胞将发育为胎膜和胎盘。为胎膜和胎盘。(5)(5)受精时的透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵受精受精时的透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的两道屏障。的两道屏障。答案答案: :(1)(1)桑椹胚囊胚原肠胚桑椹胚囊胚原肠胚(2)(2)内细胞团囊胚腔外胚层原肠腔内胚层内细胞团囊胚腔外胚层原肠腔内胚层(3)(3)全能细胞分化胚层分化全能细胞分化胚层分化(4)(4)胎儿的各种组织胎儿的各种组织(5)(5)透明带反应卵细胞膜反应透明带反应卵细胞膜反应【误区警示【误区警示】桑椹胚的细胞具有全能性桑椹胚的细胞具有全能性, ,有发育成完整胚胎的有发育成完整胚胎的潜能。而囊胚阶段的细胞潜能。而囊胚阶段的细胞, ,虽然已经分化虽然已经分化, ,但只要是均等分割同但只要是均等分割同样能发育成完整的胚胎。样能发育成完整的胚胎。